Kernel 核心除錯

Linux QEMU · 發表 2019-01-31 00:00:00

摘要：本機環境 Win7 + VMware 14 Pro 1.安裝Qemu，Ubuntu包管理器中的二進位制版本比較老了，這裡選擇原始碼安裝 2.12.0版本。具體的安裝教程可以參考這篇文章《 QEMU 2.10.1 編譯安裝》，寫的非常詳細。 2.下載、編譯目標的核心版本...

本機環境 Win7 + VMware 14 Pro

1.安裝Qemu，Ubuntu包管理器中的二進位制版本比較老了，這裡選擇原始碼安裝 2.12.0版本。

具體的安裝教程可以參考這篇文章《 QEMU 2.10.1 編譯安裝》，寫的非常詳細。

2.下載、編譯目標的核心版本

這裡下載的是4.4.1版本的Linux核心 linux-4.4.1.tar.xz

解壓編譯

xz - dlinux-4.4.1.tar.xz

tar -xvflinux-4.4.1.tar

cd linux-4.4.1

make menuconfig

確保以下三個選項是勾選上的：

kernel hacking –> Kernel debugging
kernel hacking –> Compile-time checks and compiler options –> compile the kernel with debug info
kernel hacking –> Compile-time checks and compiler options -> compile the kernel with frame pointers

在多核平臺上使用-j 引數來加快編譯

make -j

3.製作根檔案系統

先了解以下幾個檔案的區別，參考這篇文章

vmlinux 是ELF檔案，即編譯出來的最原始的檔案。 

vmlinuz 應該是由ELF檔案vmlinux經過OBJCOPY後，並經過壓縮後的檔案 

zImage 是vmlinuz經過gzip壓縮後的檔案，適用於小核心

bzImage 是vmlinuz經過gzip壓縮後的檔案，適用於大核心

新建一個目錄用於存放生成的核心檔案,以及根檔案系統：

mkdir ~/Desktop/kernel-debug

cp./arch/x86/boot/bzImage~/Desktop/kernel-debug

cd~/Desktop/kernel-debug

dd if=/dev/zero of=rootfs.img bs=1M count=20#新建一個20M的檔案

mkfs -t ext3 rootfs.img #將其格式化為ext3檔案系統格式

#將其mount 到新建立到目錄rootfs上 

mkdir rootfs 

sudo mount -t ext3 -o loop rootfs.img rootfs 

#將掛載後的根檔案系統中建立基本的目錄結構

sudo mkdir rootfs/dev rootfs/proc rootfs/sys

給系統安裝基本的命令列工具，比如ls，這裡選擇了BusyBox，下載的 BusyBox原始碼

cd ~/Desktop/kernel-debug

tar -jxvf busybox-1.28.3.tar.bz2

cd busybox-1.28.3

#進行配置，注意這裡選擇靜態連線的方式生成可執行檔案，避免對外部lib有依賴
make menuconfig

#勾選Settings->Build Busybox as a static binary
make -j
#編譯完成後，安裝到目標的根檔案系統中去，然後unmount掉根檔案系統
make install CONFIG_PREFIX=~/Desktop/kernel-debug/rootfs

sudo umount ~/Desktop/kernel-debug/rootfs

4.啟動Qemu虛擬機器

sudo qemu-system-x86_64-S -kernel ~/Desktop/kernel-debug/bzImage -hda ~/Desktop/kernel-debug/rootfs.img -append "root=/dev/sda init=/bin/ash"

此時啟動的Qemu處於Pasued狀態，單機黑色區域，讓Qemu接收輸入，按下ctrl+ alt + 2，切換到控制檯。

注意之後可以通過ctrl + alt + G 來讓qemu釋放滑鼠以及鍵盤輸入。

啟動gdbserver，監聽到8888埠，便於用GDB來遠端除錯。

5.使用GDB連線到gdbserver進行除錯

由於GDB用的不太熟悉，這裡使用圖形化的除錯工具DDD，可以通過以下命令安裝：

sudo apt-get install ddd
#切換到之前linux編譯的目錄
cd linux-4.4.1
#選擇未壓縮的核心檔案，讀入符號表
ddd vmlinux

在GDB命令處，連線到Qemu中的GDB server：target remote 127.0.0.1:8888，這個時候Qemu中的Linux系統是處於Paused狀態的。

連線之後可以在選單欄Status-->BackTrace...中看到堆疊資訊。

輸入continue，讓Qemu中的Linux系統執行起來，可以在Qemu中按下ctrl+Alt+1,切換到虛擬機器的命令列介面，可以看到這個時候虛擬機器已經正常執行起來了。

這裡對Linux建立程序的系統呼叫下斷點，觀察呼叫棧：

在fork.c檔案中的_do_fork函式處下斷點：

切換到Qemu，使用ctrl+Alt+1回到Linux的控制檯，執行ls，這時候shell會建立ls程序，這個時候ddd就會斷下來了：

Kernel 核心除錯

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